復(fù)合輸油軟管的工作特點(diǎn)

復(fù)合輸油軟管在5000m水下作業(yè)，可以采用壓送或吸送的方式輸送結(jié)核礦漿。采用壓送方式，輸送泵安裝在集礦機(jī)上。輸送時(shí)管內(nèi)壓力高于管外海水靜壓，管壁承受向外的張力，受力狀態(tài)比較合理。軟管容易被制得，柔性好。采用吸送方式，輸送泵安裝在洋底中間倉(cāng)上。輸送時(shí)管內(nèi)壓力低于管外海水靜壓，管壁承受壓力，軟管須具有抗外壓能力。在這樣的條件，要使軟管、柔性好，就采用方式進(jìn)行制造。就輸送而論，吸送和壓送較根本的區(qū)別就在于對(duì)軟管的要求不同。單純從輸送的角度出發(fā)，宜采用壓送方式。但是，從采礦系統(tǒng)整體布局考慮，采用壓送方式，輸送泵組安裝在集礦機(jī)上，必然會(huì)增加集礦機(jī)的重量，而整個(gè)集礦機(jī)系統(tǒng)重量增加，迎水阻力就會(huì)增大，運(yùn)行作業(yè)的難度增加，這對(duì)總體布局大為不利。而采用吸送方式，雖然軟管的加工成本大，制造工藝復(fù)雜，可是因?yàn)檩斔捅冒惭b在中間倉(cāng)上而不是在集礦機(jī)上，可減少集礦機(jī)的設(shè)計(jì)難度和制造費(fèi)用，并且泵安裝在中間倉(cāng)上還能起到的配重作用，泵的選型也不受限制。因此，從采礦系統(tǒng)全局考慮，應(yīng)采用吸送式軟管輸送方式。

軟管輸送的特點(diǎn)是：

(1)開(kāi)采過(guò)程中軟管的空間形態(tài)是變化的；

(2)隨著結(jié)核豐度和集礦機(jī)產(chǎn)量的變化，軟管輸送濃度是變化的。

以上特點(diǎn)帶來(lái)的后果是輸送參數(shù)不穩(wěn)定，當(dāng)軟管變形或是引起輸送阻力加大時(shí)，泵的流量，亦即管內(nèi)流速就會(huì)下降，導(dǎo)致輸送困難甚至堵管。為解決這一問(wèn)題，輸油軟管輸送泵應(yīng)具有硬工作特性，也就是管網(wǎng)阻力(輸送壓力)變化時(shí)，流量保持不變或變化很小。容積泵是具有硬特性的輸送泵，離心式礦漿泵也具有較好的硬特性。容積泵的特點(diǎn)是體積大，輸送速度有脈動(dòng)，間歇輸送，需要加穩(wěn)壓穩(wěn)速裝置，離心泵的特點(diǎn)是體積小，輸送速度穩(wěn)定。綜合考慮，軟管輸送泵宜選用離心泵。

針對(duì)抽吸輸送方式，確定復(fù)合軟管的結(jié)構(gòu)。輸送軟管應(yīng)具備有以下特性：

(1)軟管徑向有良好的抗壓彎強(qiáng)度和剛度，以采礦作業(yè)時(shí)管道橫截面形態(tài)不變；

(2)軟管軸向具有良好的柔度，以滿足集礦機(jī)運(yùn)動(dòng)的機(jī)動(dòng)性要求；

(3)具有足夠的起重能力，以便下放和回收集礦機(jī)。

軟管長(zhǎng)度是采礦系統(tǒng)中一個(gè)重要的參數(shù)。軟管的長(zhǎng)短除與輸送參數(shù)關(guān)聯(lián)外，還與集礦機(jī)的采礦運(yùn)動(dòng)相關(guān)。在集礦過(guò)程中，軟管長(zhǎng)度在很大程度上決定著集礦機(jī)的機(jī)動(dòng)性，軟管應(yīng)允許集礦機(jī)在海底相對(duì)自由運(yùn)動(dòng)，緩沖和隔離采礦船的擾動(dòng)和有利于采礦船修正航跡，以集礦機(jī)正常作業(yè)。軟管越長(zhǎng)，集礦機(jī)相對(duì)中間艙的自由活動(dòng)范圍就越大，緩沖和隔離擾動(dòng)的性能越好，對(duì)操縱船舶跟隨集礦機(jī)航行越有利。然而，軟管越長(zhǎng)輸送阻力越大，軟管的空間形態(tài)也越不容易控制，輸送的不利因素就越多。同時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，軟管會(huì)受到流體動(dòng)力作用，并且這種作用力將傳遞到集礦機(jī)上，妨礙集礦機(jī)作業(yè)。由此看來(lái)，軟管又不宜過(guò)長(zhǎng)。

根據(jù)上述分析，軟管設(shè)計(jì)長(zhǎng)度確定為300m，中間倉(cāng)離地高度為150m。

水中運(yùn)動(dòng)的復(fù)合輸油軟管受到的水力動(dòng)力主要表現(xiàn)為阻力形式，它的大小與軟管各部分相對(duì)水的運(yùn)動(dòng)速率和迎水角有關(guān)，速率越大、迎水角越大，則水阻力越大。因此，要盡量減小相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率和軟管的迎水角，同時(shí)要根據(jù)回采方式和繞障、避障的要求進(jìn)行軟管形態(tài)的布局，使需要集礦機(jī)克服的軟管水阻力盡可能的小。

目前所的多金屬結(jié)核回采方式有兩種基本形式，一是縱向回采，即集礦機(jī)運(yùn)行方向和船舶一致，平均速率相同的開(kāi)采方式；二是橫采，即集礦機(jī)運(yùn)行方向與船舶、中間艙運(yùn)行方向垂直，以較大速率采礦和小速率航行。采取橫向回采方式，集礦機(jī)牽引軟管行進(jìn)，顯然需要采礦時(shí)軟管水阻力控制問(wèn)題。采取縱向回采方式，正常采礦時(shí)，具有大動(dòng)力帶動(dòng)的中間艙可以牽引軟管行進(jìn)，需要集礦機(jī)克服的軟管水阻力不會(huì)太大，似乎沒(méi)有考慮減少水阻力的問(wèn)題。可是在做避障、繞障運(yùn)動(dòng)時(shí)，集礦機(jī)不得不牽引軟管行進(jìn)，而這種避障、繞障是集礦機(jī)不可避免的運(yùn)動(dòng)，這就存在著減少水阻力問(wèn)題。綜上所述，不論是取縱向還是橫向回采方式，都有軟管水阻力控制問(wèn)題。